[实用新型]一种废油回收处理用耐温耐压周向自增强塑料管材的成型装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及各种塑料管材制件生产制造的成型设备，尤其是涉及废油回收处理用耐温耐压塑料管材在其周向上实现自增强的挤出成型设备。

背景技术：

在废油回收处理和再炼制过程中，输送油液的管道不仅需要承受腐蚀，而且还往往需要承受一定的压力和温度。但塑料管材毕竟是塑料制品，其刚度强度和耐温性能等都远不及铸铁管，为了满足在废油回收处理和再炼制过程中的应用，就需要提高塑料管材的耐压强度和耐温性能，如采用普通方法来提高其强度就必须增大管材的壁厚，但壁厚增大后又带来了由不均匀受热或冷却、固态相变时伴有的体积变化、各部分变形程度的差异及收缩阻碍等因素引起的附加内应力，这些附加内应力经过叠加之后将使管材的受力状况更加恶化。因此单纯依靠增加管材壁厚的方法将导致管材的内应力产生更加不利的叠加效应，而且由于壁厚增加用料增多导致的经济效益下降等因素也使得管材的壁厚不能任意增厚。而目前常规的塑料管材挤出成型设备装置还无法克服如此两难的困境。虽然近年来也开发了不少自增强塑料管材的成型装置，但是由于通过这些装置所获得的管材的自增强结构和效果又由于其处在较高的温度环境下而大量熔融回复而消失，因而改善效果始终不是特别明显。

发明内容：

本实用新型的目的在于克服目前常规的塑料管材挤出成型设备装置所生产的管材无法同时满足既薄壁、低成本又具有较高刚强度与耐温性能等的不足，特别是近年来所出现的新方法无法大量留存自增强结构与效果的不足，提供一种能在同样壁厚且不添加任何其他增强剂的前提下同时大幅度提升管材周向强度和耐温性能并将这些改善效果很好地保留下来的挤出成型设备装置。

本实用新型是这样实现的：为了提升管材周向强度，而又不增加其壁厚和添加其他任何增强剂，则特别设计一种温度梯度场与周向剪切应力场耦合挤出周向自增强管材成型装置，利用该装置的温度梯度场与剪切应力场的耦合作用可在挤出成型过程中形成沿管材周向取向结晶的大分子、串晶及串晶互锁等聚合物的高性能凝聚态结构，而且将这些高性能凝聚态结构留存于最终产品的微观组织结构中。其特点是对整个成型过程施加一可分段控温的温度梯度场并对挤出成型的管材施加周向剪切应力场，使聚合物大分子及大分子链等微观结构在此周向剪切应力场的影响驱动下形成沿管材周向取向结晶的大分子、串晶及串晶互锁等聚合物的高性能凝聚态结构，同时利用温度梯度场的分段控温功能将周向增强成型段后的温度控制在低于熔点温度之下的固态塑料温度环境中而使所获得的沿管材周向取向结晶的大分子、串晶及串晶互锁等聚合物的高性能凝聚态结构大量留存于制品的微观组织结构中。

本实用新型装置使管材周向自增强的机理是这样实现的：让塑料材料在挤出成型塑料管材的过程中通过本装置的周向剪切应力场，该应力场由一个特制的剪切旋转套筒产生并控制调节，而本装置一直处在一个可分段控温的温度梯度场中。在塑料管材的挤出成型过程中，熔融塑料通过本装置的剪切应力场时，由于该应力场中的剪切旋转导筒的剪切旋转诱导作用而产生线性晶核——原纤，线性晶核在剪切诱导的继续作用下不断生长、取向、有序排列而最终形成沿管材周向取向结晶的大分子、串晶和串晶互锁结构。同时通过温度梯度场的分段控温功能将这些结构一旦形成就大量在聚合物管材中保留下来而避免了在高温状态下的大量结晶熔融和取向回复。这就是本实用新型装置能够使聚合物管材获得周向自增强的机理。

本实用新型装置将聚合物大分子的取向结晶结构增强产品性能的原理应用于塑料管材的生产制造行业并通过温度梯度场的分段控温功能使这些性能得以保留，因此，利用本实用新型装置生产的塑料管材，管材的强度和模量都可明显获得周向上的增强，极大地提升了满足受内压管材对材料性能的现实需求。经增强以后管材的晶片厚度更厚，结晶度更高，因而其耐温性能也较常规管材有明显的改善。本实用新型设备投资少，生产费用低廉而制品性能优良，具有较好的工业化前景。

附图说明：

图1为本实用新型温度梯度场与周向剪切应力场耦合挤管装置结构原理示意图

图2为本实用新型装置所生产的周向自增强管材内部的微观分子结构模型示意图

图中：

1.口模，2.剪切旋转套筒，3.芯棒，4.熔融塑料，5.测温孔，6.温度控制调节装置，7.取向结晶串晶结构，8.取向结晶串晶互锁结构，9.取向结晶大分子。

I.口模温度I段，II.口模温度II段。

A.I段塑料熔融状态，B.II段塑料熔融状态。

a.剪切应力场段，b.冷却定型段。

具体实施例：

在进行挤管生产前，通过温度控制调节装置6的温度分段控制调节功能将整个周向剪切应力场挤管装置的口模温度分段控制为口模温度I段为熔点温度之上，口模温度II段为熔点温度之下的固态塑料段，则装置的温度稳定后口模内塑料熔体各段的状态为：A为熔融态塑料，B为固态塑料。开启挤出机挤出熔融塑料4，当熔融塑料4流经芯棒3的周向剪切应力场段a时，由于剪切旋转套筒2的剪切旋转诱导作用而使熔融塑料4产生线性晶核——原纤，线性晶核在剪切旋转套筒2的剪切诱导的继续作用下不断生长、取向、有序排列而最终形成取向结晶的串晶结构7、串晶互锁结构8和大分子与大分子链9。同时由于这些取向结晶的大分子与大分子链9、串晶7、串晶互锁结构8形成之后就立即进入熔点温度之下段的口模II段的固态塑料温度环境中，因而这些结构一旦形成就大量在聚合物管材中保留下来促使管材的周向性能获得增强改善。